Θεσσαλονίκη, Ολοκληρωμένη αξιολόγηση της θερμοπρόσοψης ως κατασκευαστικής λύσης Άγις Μ. Παπαδόπουλος Αν. Καθηγητής Α.Π.Θ. Εργαστήριο Μετάδοσης Θερμότητας και Περιβαλλοντικής Μηχανικής Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης

2 Ο ρόλος του κτιρίου με σεβασμό στο κλίμα και στους ενοίκους του Ο σχεδιασμός ενός κτιρίου πρέπει να στοχεύει στην παροχή συνθηκών άνεσης στους ενοίκους ανεξάρτητα από τις επικρατούσες εξωτερικές συνθήκες. Η εξισορρόπηση των εσωτερικών κλιματικών συνθηκών μπορεί να επιτευχθεί είτε με τον ενεργειακό σχεδιασμό του κτιρίου ή/και με συστήματα κατανάλωσης ενέργειας (συστήματα κλιματισμού)

2002/91/ΕΚ: Ενεργειακές προσδοκίες και περιβαλλοντικοί στόχοι Εκπεφρασμένες ενεργειακές και περιβαλλοντικές επιδιώξεις: Μείωση των θερμικών απαιτήσεων (ζεστό νερό χρήσης, θέρμανση, αερισμός και ψύξη). Μείωση των ενεργειακών φορτίων (βελτίωση βαθμού απόδοσης εγκαταστάσεων). Χρήση καυσίμων υψηλότερης ποιότητας και μείωση χρήσης συμβατικών καυσίμων για περαιτέρω μείωση φορτίων («καθαρός» ηλεκτρισμός, φυσικό αέριο, ΑΠΕ). Θεσμοθέτηση της κατηγοριοποίησης της θερμικής άνεσης, της ποιότητας αέρα, του φωτισμού και της ακουστικής άνεσης. Υποχρέωση ετήσιας συντήρησης λεβήτων και ψυκτών.

EΑΚ: μια γενική συστηματική προσέγγιση Μία ολοκληρωμένη αποτίμηση της ενεργειακής συμπεριφοράς του κτιρίου

2002/91: μια συστημική προσέγγιση 31 Καινούρια ή αναθεωρημένα Ευρωπαϊκά πρότυπα (CEN) για την εφαρμογή της ΕΑΚ

ΕΑΚ: Νέα Ευρωπαϊκά Πρότυπα (CEN) για τον υπολογισμό των θερμικών απωλειών Υφιστάμενη Κατάσταση Κανονισμός Θερμομόνωσης Κτιρίων (ΥΠΕΧΩΔΕ, 1979) –Υποχρεωτική χρήση θερμομονωτικών υλικών –Νεόδμητα κτίρια –Μη συνυπολογισμός θερμογεφυρών Πλαίσιο Προσαρμογής Ευρωπαϊκή Οδηγία 2002/91/ΕΚ Σειρά Ευρωπαϊκών Προτύπων –ΕΝ ISO –EN ISO 6946 –EN ISO  Θερμογέφυρες

ΕΑΚ: Νέα Ευρωπαϊκά πρότυπα (CEN) για τον υπολογισμό των θερμικών απωλειών Τυπική κατασκευαστική τεχνική που εφαρμόζεται σήμερα. Για τον υπολογισμό του συντελεστή θεμοπερατότητας δεν λαμβάνονταν υπόψιν οι θερμογέφυρες. Έτσι ο συντελεστής θερμοπερατότητας υπολογίζεται από τη σχέση

ΕΑΚ: Νέα Ευρωπαϊκά Πρότυπα (CEN) για τον υπολογισμό των θερμικών απωλειών Σύμφωνα με το πρότυπο ISO ο συντελεστής θερμοπερατότητας υπολογίζεται από

Το πρόβλημα των θερμογεφυρών (1/3) Θερμογέφυρες: Σημεία ή τμήματα του κελύφους με σημαντική μείωση της θερμικής αντίστασης των δομικών στοιχείων σημαντική πηγή θερμικών απωλειών Εμφανίζονται: στη διεπιφάνεια δύο διαφορετικών δομικών στοιχείων ή δύο ίδιων δομικών στοιχείων διαφορετικού πάχους σε συνδέσεις εξωτερικών δομικών στοιχείων πλευρικά γύρω από ανοίγματα

Κατάταξη: –Γραμμικές θερμογέφυρες –Σημειακές θερμογέφυρες Πιθανές επιπτώσεις: –Εμφάνιση υγρασίας και μούχλας –Υποβάθμιση ποιότητας εσωτερικού αέρα –Εμφάνιση ρωγμών στα δομικά υλικά –Αισθητική υποβάθμιση του κτιρίου Το πρόβλημα των θερμογεφυρών (2/3)

Πολλές θερμογέφυρες λόγω κατασκευής: Μεγάλα μπαλκόνια και πρόβολοι Ύπαρξη Pilotis Πολλά ανοίγματα Στοιχειά σκυροδέματος σε επαφή με τοιχοποιίες Οροφές με κάθετα στοιχεία Δεν υπάρχει κατασκευαστική λύση που να απαλείφει τις θερμογέφυρες Το πρόβλημα των θερμογεφυρών (3/3)

ΕΑΚ: Νέα Ευρωπαϊκά Πρότυπα (EN) για τον υπολογισμό των θερμικών απωλειών

Θερμογέφυρες: Μία καλή εφαρμογή

Θερμογέφυρες: Μία κακή εφαρμογή

Θερμογέφυρες: Μία τυπική εφαρμογή

Μία συγκριτική αξιολόγηση Σύγκριση μεθόδων θερμομόνωσης –Τυπικό ελληνικό κτίριο κατοικιών –Περιλαμβάνει: Τρεις ορόφους με pilotis Τοποθετημένο κατά τον άξονα Α – Δ Ελεύθερη δόμηση –Συνολική επιφάνεια του κάθε ορόφου 250 m 2 Δύο διαμερίσματα ο κάθε όροφος 114 m 2 το κάθε διαμέρισμα

Μία συγκριτική αξιολόγηση Τέσσερις τυπικές κατασκευαστικές λύσεις

Μία συγκριτική αξιολόγηση Κατά τα λοιπά: Αντεστραμμένο δώμα και Pilotis

Μία συγκριτική αξιολόγηση Χρήση προσομοιωτικού προγράμματος EnergyPlus και χρήση προσομοιωτικού προγράμματος TRNSYS : Δεδομένα και παραδοχές: 1.Θερμογέφυρες Πρόβλημα δισδιάστατης (γραμμικές) ή τρισδιάστατης (σημειακές) μετάδοσης θερμότητας Τα προσομοιωτικά προγράμματα υπολογίζουν μονοδιάστατη αγωγή θερμότητας Θεωρήθηκαν εξωτερικές επιφάνειες του κτιρίου ελαχίστου πλάτους 5 cm H θερμική συμπεριφορά των επιφανειών «θερμογεφυρών» να αντιστοιχεί στη γραμμική θερμική αγωγιμότητά [Ψe]

Μία συγκριτική αξιολόγηση 2.Ανοίγματα 3.Εσωτερικά κέρδη (άνθρωποι, φώτα, συσκευές) 4.Αερισμός Ακούσιος (Infiltration) Εκούσιος (Ventilation) 5.HVAC Κεντρικός λέβητας πετρελαίου και αερίου με ονομαστικό βαθμό απόδοσης 0.85 και θερμαντικά σώματα ακτινοβολίας Αυτόνομες κλιματιστικές μονάδες με μέσο ετήσιο COP = 3 σε καθιστικό και υπνοδωμάτια

Μία συγκριτική αξιολόγηση Ενεργειακή συμπεριφορά κτιρίων (και όχι μόνο) Αποτελέσματα Ετήσια κατανάλωση για θέρμανση Ετήσια κατανάλωση για δροσισμό Απαιτούμενη θερμαντική ισχύς Απαιτούμενη ψυκτική ισχύς Κατανομή θερμοκρασίας (εσωτερική και εξωτερική) διεπιφάνειας δομικών στοιχείων με θερμογέφυρες Εκπομπές CO 2 Οικονομικά στοιχεία (Χρόνος αποπληρωμής, Ολικό κόστος κύκλου ζωής με χρονικό ορίζοντα 30 ετών)

Μία συγκριτική αξιολόγηση: Κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση

Μία συγκριτική αξιολόγηση: Κατανάλωση ενέργειας για ψύξη

Μία συγκριτική αξιολόγηση ως προς την άνεση Κατανομή εσωτερικής θερμοκρασίας διεπιφάνειας με εμφάνιση θερμογέφυρας

Μία συγκριτική αξιολόγηση: Εκπομπές CO 2

Μία ολοκληρωμένη περιβαλλοντική αξιολόγηση

Μία συγκριτική αξιολόγηση: Περιβαλλοντικές επιπτώσεις Ωστόσο, απαιτείται αναγωγή στα ελληνικά δεδομένα! [Πηγή: Thermal insulation Manufacturers and Suppliers Association (TIMSA), Insulation industry handbook 1999/2000, TIMSA: 2000].

Μία συγκριτική αξιολόγηση ως προς το κόστος σε νεόδμητα κτίρια Σενάριο 1 Δικέλυφη Κατασκευή (5 cm) Θερμοπρόσοψη (5cm) Χρόνος αποπληρωμής (years) 18.4 Κόστος L.C.C (€) Σενάριο 2 Δικέλυφη Κατασκευή (5 cm) Θερμοπρόσοψη (10 cm) Χρόνος αποπληρωμής (years) 11.5 Κόστος L.C.C (€) Μονωμένα σύμφωνα με τον κανονισμό: Ενισχύοντας τη θερμομόνωση:

Μία συγκριτική αξιολόγηση ως προς το κόστος Σενάριο 3 Μη θερμομονωμένο Θερμοπρόσοψη (5 cm) Χρόνος αποπληρωμής (years) 5.4 Κόστος L.C.C (€) Εδώ εστιάζεται και το μεγάλο ενδιαφέρον! Αλλά όταν δεν είναι θερμομονωμένα:

Θερμομόνωση υφιστάμενων κτιρίων: Το πρόβλημα

Θερμομόνωση υφιστάμενων κτιρίων: Οι (μη ενεργειακές) συνέπειες

Το Ελληνικό Κτιριακό Απόθεμα σύμφωνα με την απογραφή του 2001 Περίοδος Κατασκευής Κτιριακό Απόθεμα Με οπλισμένο σκυρόδεμα και τοιχοποιία Ελλάδα (σύνολο) Πριν Αστικές Περιοχές Πριν

Το Ελληνικό Κτιριακό Απόθεμα και η εξέλιξη της συμπεριφοράς του Κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση σε πολυκατοικίες

Το Ελληνικό Κτιριακό Απόθεμα και η εξέλιξη της συμπεριφοράς του Κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση σε μονοκατοικίες

Το Ελληνικό Κτιριακό Απόθεμα και η εξέλιξη της συμπεριφοράς του Κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας σε πολυκατοικίες

Το Ελληνικό Κτιριακό Απόθεμα και η εξέλιξη της συμπεριφοράς του Κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας σε μονοκατοικίες

Υφιστάμενα κτίρια: Το πρόβλημα υφίσταται και στα νεότερα Μερικά απλά αριθμητικά μεγέθη: Σε δείγμα 65 κτιρίων που κτίστηκαν μετά το 2002, η προβλεπόμενη μελέτη θερμομόνωσης εφαρμόστηκε στο σύνολό της σε 4 (6,1%) σε «ανεκτό» βαθμό, με εκπτώσεις στην ποιότητα και στο πάχος του υλικού σε 36 (55,4%). στα 25 (38,5%) υπήρχαν ουσιαστικές παραλείψεις.

40 Υφιστάμενα κτίρια: Η εφαρμογή του κανονισμού

Δυναμικό ενέργειας προς εξοικονόμηση

42 Η οικονομικοτεχνική διάσταση Αν τα μέτρα είχαν εφαρμοστεί, ο χρόνος αποπληρωμής θα είχε ήδη παρέλθει. Αντί για τα αιτήματα επιχορήγησης καυσίμων, μήπως θα ήταν καλύτερα να επιχορηγηθούν παρεμβάσεις για τη μείωση της ζήτησης;

Συστήματα εξωτερικής θερμομόνωσης: Μία καλή λύση Συστήματα εξωτερικής θερμομόνωσης όπου η μόνωση δεν διακόπτεται σε σημεία ένωσης διαφορετικών δομικών στοιχείων Διογκωμένη πολυστερίνη, πετροβάμβακας, εξηλασμένη πολυστερίνη Διπλό ειδικό ενισχυτικό επίχρισμα –Ανθεκτικότητα –Υδρόφοβο

Θερμοπρόσοψη: Μία καλή λύση για υφιστάμενα κτίρια Δεν διαταράζει την διαβίωση και εργασία στο κτίριο. Δεν μειώνει των ωφέλιμο χώρο. Μπορεί να γίνει ακόμη και «αυτόνομα». Με ορθολογικό προγραμματισμό εργασιών επιτυγχάνονται οικονομίες κλίμακας.

Θερμοπρόσοψη: Μία καλή λύση Ενδείκνυται: Κτίρια όλων των χρήσεων Σκληρές κλιματικές συνθήκες ( μεγάλη πάχη μόνωσης χωρίς μείωση ωφέλιμου χώρου) Θέλει προσοχή: Σε περίπλοκες αρχιτεκτονικά κατασκευές Σε χώρους με συνθήκες μόνιμης αυξημένης διύγρανσης Απαιτεί: Εκπαιδευμένο εργατικό δυναμικό Ολοκληρωμένα, πιστοποιημένα, συστήματα υλικών

Συνοψίζοντας Ενεργειακή συμπεριφορά κελύφους: νέες παράμετροι Ενεργειακή συμπεριφορά κελύφους: νέες παράμετροι Ακόμη και σε συνεπώς θερμομονωμένα κτίρια, η συνεκτίμηση των θερμογεφυρών αυξάνει απώλειες κελύφους μέχρι και κατά 25% Αντίστοιχα αυξάνεται η απαίτηση ενέργειας για θέρμανση μέχρι και κατά 8% Όπως άλλωστε και η διαστασιολόγηση του συστήματος θέρμανσης Στην αντίστοιχη σύγκριση για τον κλιματισμό η επίδραση είναι μικρή, αφού η μέθοδος θερμομόνωσης δεν επηρεάζει τόσο (Εφόσον βέβαια εφαρμόζεται η θερμομόνωση)

Συνοψίζοντας Νεοαναγειρόμενο κτίριο με εφαρμογή θερμοπρόσοψης: Νεοαναγειρόμενο κτίριο με εφαρμογή θερμοπρόσοψης: –Ελαχιστοποίηση θερμογεφυρών, μείωση απωλειών –Οδηγεί σε, σχετικά μικρή, αύξηση του αρχικού κόστους –Βελτίωση ποιότητας εσωτερικού περιβάλλοντος –Περιορίζονται αισθητικά και λειτουργικά προβλήματα του κελύφους –Ιδανική λύση για «σκληρές» κλιματικές συνθήκες

Συνοψίζοντας Αναδρομικά σε μη θερμομονωμένα κτίρια Αναδρομικά σε μη θερμομονωμένα κτίρια – Μέσος χρόνος αποπληρωμής χρόνια – Μέση εξοικονόμηση ενέργειας στο κέλυφος % – Μέση εξοικονόμηση ενέργειας στο κτίριο 20-30% – Η ορθολογική λύση για αναδρομική θερμομόνωση κτιρίου Αυξημένες απαιτήσεις ποιότητας εφαρμογής - Υλικά ως σύστημα (θερμομόνωση, επιχρίσματα, πλέγματα) - Τεχνικό προσωπικό

Ο πιο αποδοτικός τρόπος για την απορρόφηση της αύξησης είναι η εκμετάλλευση του δυναμικού εξοικονόμησης ενέργειας για τη θέρμανση και τον κλιματισμό στα νέα αλλά και στα υφιστάμενα κτίρια. Σε αυτό το πλαίσιο, η ισχυρότερη θερμική προστασία του κελύφους παραμένει το αποτελεσματικότερο εργαλείο για τον μελετητή και τον κατασκευαστή. Συμπερασματικά: Θερμομόνωση και ορθολογική ενεργειακή πολιτική Consumption in 2005 X

Συμπερασματικά: Θερμομόνωση και ορθολογική ενεργειακή πολιτική Τα σημαντικότερα προβλήματα ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων εντοπίζονται: - σε παλιά αστικά κτίρια κατοικιών και κτίρια μικτής χρήσης σε υποβαθμισμένες ή υποβαθμιζόμενες περιοχές - σε κτίρια κατοικιών σε ημιαστικές και αγροτικές περιοχές - σε δημόσια κτίρια της περιφέρειας Αφορούν δηλαδή τις οικονομικά ή κοινωνικά πιο ασθενείς ομάδες, όπου κάθε «ριζική» προσπάθεια παρέμβασης απειλεί να διαταράξει ήδη οριακές ισορροπίες. Η προσπάθεια πρέπει να εστιαστεί στην ανάγκη αναβάθμισης των κτιρίων, χωρίς αυτή να αποβεί σε βάρος των ανθρώπων που ζουν και δουλεύουν σε αυτά.

Συμπερασματικά: Θερμομόνωση και ορθολογική ενεργειακή πολιτική Η οδηγία για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων αποτελεί μία πολύ μεγάλη πρόκληση για την Ελλάδα. Αποτελεί ένα άλμα υπέρβασης 28 ετών και 5 γενεών μηχανικών. Δημιουργεί απαιτήσεις στην πολιτική ηγεσία, στη νομοθετική εξουσία, στον επιστημονικό και τεχνικό κόσμο, στη βιομηχανία αλλά και στον τελικό καταναλωτή, δηλαδή τον πολίτη. Καλύτερα κτίρια και καλύτερο περιβάλλον χωρίς πρόσθετο αρχικό κόστος δεν γίνονται. Το κόστος αυτό αποδίδει πολλαπλά οφέλη σε πολλά επίπεδα σε βάθος χρόνος. Αποτελεί πολιτική επιλογή ο τρόπος καταβολής του, όπως άλλωστε και ο τρόπος διανομής των ωφελειών που μπορούν να προκύψουν.

Συμπερασματικά: Θερμομόνωση και ορθολογική ενεργειακή πολιτική Στην πραγματικότητα η 2002/91 αποτελεί την ευκαιρία για να αλλάξουν μία σειρά από εδώ και πολλές δεκαετίες κακώς κείμενα στην κτιριακή μας πολιτική. Αν αυτό γίνει, τότε τα κέρδη θα είναι πολλαπλά, και τα ενεργειακά οφέλη θα είναι εν τέλει τα λιγότερο σημαντικά. Αν πάλι περιοριστούμε στην εφαρμογή της στη λογική της ήσσονος προσπάθειας, προκειμένου απλώς να «συμμορφωθούμε με τις υποδείξεις» τότε θα έχουμε μία ακόμη χαμένη ευκαιρία.